浅谈GPS-RTK在地籍测量中的应用

潘文

摘要：全球定位系统(GPS)自问世以来，作为测量定位新技术，广

泛应用于陆海空领域的导航和定位测量，在大地测量及工程测量应用领域中产生了前所未有的影响。随着GPS技术不断发展，其应用已遍及各种测量领域，特别是GPS实时动态差分RTK技术的迅速发展和完善在地籍测量中得到了越来越得到广泛的应用。本文结合作者的实践经验，对G P S-R T K在地籍测量中的应用做出了探讨。

关键词：RTK 地籍测量应用

中图分类号：P271 文献标识码：A 文章编号：

0 概述

常规的GPS测量方法，如静态、快速静态等需要事后进行解算才能获得相应等级的精度，而实时动态差分技术（RTK）是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分（Real - time kinematic）方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。 实时动态差分RTK测量系统，是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合而构成的系统。RTK差分技术目前有3种方法：坐标差分、伪距差分及载波相位差分。而采用载波相位为基本观测量的差分定位方法是目前GPS定位中精度最高的一种方法，其相对定位精度可达1cm +lppm以上。RTK系统的最低配置可包括三部分：① 基准站接收机；②流动站接收机，包括支持RTK的软件系统；③数据链，包括基准站的发射电台及流动站的接收电台。RTK的作用距离很大程度上取决于数据链，一般可达10——40km左右，当使用GSM通信网络作为数据链时，其作用距离更长，目前最大可达70km。作业时基准站接收机设在有已知坐标的参考点上，连续不断接收GPS卫星信号，并将测站坐标观测值(伪距和相位的原始测量值)、卫星跟踪状态及接收机工作状态等通过发射电台发送出去，流动站在跟踪GPS卫星信号的同时接收来自基准站的数据，通过最小二乘搜索OTF(Onthefly)解求载波相位整周模糊度，再通过相对定位模型获取所在点相对基准站的坐标和精度指标。OTF算法是目前仪器厂家普遍采用的技术，它可以使得RTK的初始化在几分钟乃至几秒钟内完成，而无需让仪器进行以往的静态初始化。

采用OTF算法技术的双频载波相位RTK，经过几至十几秒钟的OTF初始化即可达到厘米级的测量精度。RTK测定点位坐标的时间一般为2—10s,目前市面上仪器的测量标称精度一般可达平面1cm±lppm，高程为2cm±lppm。且具有如下测量功能：①测定点位的三维坐标，并显示坐标精度。②实时进行点、线的放样，结果及图形实时显示。③实时记录运动轨迹、导航。④求解坐标转换参数。⑤ 失锁后重新快速动态初始化。

1 地籍测量的基本内容与基本方法

地籍测量是为获取和表达地籍信息所进行的测绘工作，是地籍调查中依法认定权属界址和利用现状的技术手段，是地籍档案建立的信息基础。其基本内容是测定土地及其附着物的位置、权属界线、类型、面积等。地籍测量与基础测绘和专业测量有着明显的不同，其本质的不同表现在于，凡涉及附着物的权利的测量都可视为地籍测量。地籍测绘的基本方法有如下几种：

(1)地籍控制测量，它是根据界址点和地籍图的精度要求，视测区范围的大小、测区内现存控制点数量和等级等情况，按测量的基本原则和精度要求进行的测量工作。

(2)地籍控制网加密测量，在布测控制网时，首级控制边长较长，无法满足地籍碎部测量，这就需要进行控制点的加密。

(3)地籍碎部测量，他是地籍测量中采集一系列离散点的空间坐标的过程。要想正确的描述出所测得物体就必须确定其属性。然后将离散点连接起来。

2 GPS-RTK地籍测绘及其有关技术问题探讨

GPS-RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体(称为流动站)上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS差分改正值。然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。

2．1 地籍测绘的精度要求

地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，但条件不允许的地区可采用地方坐标系或任意坐标系。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据制定的。根据地籍测量的有关规定，地籍控制点相对起算点的中误差不能超过±0.05m。

地籍碎部测量就是地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线，土地权属界址线和界址点等的测绘。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。同时，考虑到地域的广大和经济发展的不平衡，对界址点精度的要求也有不同的要求如表l所示。

2．2 GPS RTK地籍碎部测量

GPS RTK地籍碎部测量前必须熟悉接收机的操作，差分处理软件的使用，制定野外测量操作规范及组建作业队伍等。同时，对现有测绘控制网的审查，测区内必须有一定数量的已知控制点。否则，可以用GPS-RTK静态差分定位进行引点加密。其作业方法及步骤如下。

(1)选择好坐标系：你当前已知点是什么坐标系就采用什么坐标系，不清楚的可采用国家基本坐标系。

(2)设置好投影参数：知道已知点坐标中央子午线的，采用实际中央子午线，不知道的则选取择当地经度作为中央子午线，X常数用0，Y常数用500000，投影尺度比用1。

(3)使七参数和转换参数都处于off态。

(4)设置基准站，当基站设在非已知点上，获取该点的单点定位坐标作为基准站坐标，高程如果相差太大，可以用估计的值输入。然后分别到测区的两个已知点上(两已知点距离要尽量远，且已知点要有足够的精度)，进入碎部点测量，采集两点的坐标；当基站设在已知点上，进入碎部点测量，采集一个点坐标为基准站坐标。到测区的另一个已知点上(两已知点要有足够的精度)，进入碎部点测量，采集该点的坐标。

(5)进入“求转换参数”，并将参数存储到“转换参数”中。在计算转换参数时，要注意已知点最好选在测区四周及中心，均匀分布，能有效的控制测区。为了提高精度，最好选5个以上的点利用最小二乘法求解转换参数。

(6)地籍碎部点的采集。

(7)内业处理，外业测量存储的dat文件是专用的数据库文件，不可直接用来给成图软件调用，用“测点成果输出”功能可以把dat文件转换为用户所需要的格式。转换后的格式与我们所用软件格式相一致，结合外业的草图，从而快速地完成数字化内业成图工作。

2．3 GPS RTK技术的问题与对策

(1)受大气电离层影响

大气电离层能使电磁波折射，反射，散射，吸收，严重影响微波通信，会吸收能量和引起信号畸变。一般说来，气温高，电离层活跃，GPS RTK精度低，应避免在高温中测量。

(2)被工作环境干扰

微波的自身特性导致其易受相关环境干扰，如磁场，同频噪音等，因此在利用RTK技术施测时，应避免在高压线、无线电台、电视信号发射塔、移动通信基站、大型金属建筑物，强能量噪声源等附近，同时也要保证施测点位周围垂直角15°以上天空无障碍物。

(3)受卫星状况限制

根据GPS RTK空间卫星群的均匀分布，任何时间和任何地点地平线以上可以至少接收到4颗GPS RTK卫星发送出的信号，但如想得到稳定的测量精度，接收的卫星信号应达到5颗。因此，一般情况下，高山峡谷深处、密集森林区及城市高楼密布区等地区接受到的卫星信号较少，不适宜采用GPS RTK技术测量。

(4)高程测量误差较大

用GPS RTK技术进行高程测量时，误差较大，远达不到常规测量的精度。但是实施常规的几何水准测量有困难的地区，GPSRTK高程测量无疑还是一种有效的测量手段。

(5)信号薄弱区

在信号较弱地区，由于GPS RTK无法作业，所以可选用GPS RTK与全站仪相结合来完成作业。利用GPS RTK可以将控制点牵引到测区附近，然后利用全站仪在控制点上架设基站进行测量。如果精度要求高，可选用静态GPS RTK进行控制点的牵引，达到作业所需要的精度要求。

3 GPS RTK在城镇地籍测量中的应用实例分析

该城区为工业区和居民生活区，城市建构筑物密集，交通繁忙，无线电信号复杂，街道两旁树木密集。需测量的宗地地块遍布整个城区，总测量面积约l10km² ，权属关系复杂，用地种类较多，宗地数目多，权属界址点数量大，采用常规测量手段施测十分困难，很难精确的快速的完成宗地的权属界址点测量工作，以满足宗地权属单位对地籍测量工作的要求。采用GPS RTK测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段，在充分论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果。

选取精度高、可靠性好的城市基本控制网点作为RTK测量的工作基准，在试用试验阶段，针对所选用的南方RTK(1cm +lppm)仪器，得出了该城区流动站在作用距离为l0km范围内，能高质量、清晰地接收基准站发出的数据。以此为参考数据，选定了分布于该城区的国家C级控制点二维控制网点7点，组成本次地籍测量工作的基准框架网，并利用7个控制点的WGS一84坐标系和1954年北京坐标系成果计算出用于GPS RTK测量的7个坐标转换参数。

3．2 GPS RTK定位精度评定

选取一个GPS—RTK测量基准网点，架设RTK基准站，流动站在离基准站5km范围内，有目的地施测了***区城市5”级控制点、C级GPS—RTK控制点和宗地权属界址点共计19点，并采用静态GPS RTK测量技术、全站仪测量技术测量宗地权属界址点坐标．全站仪与静态GPS RTK测量成果较差如表2所示。

表2 GPS-RTK与全站仪测量成果较差

从表2中比较数据可以看出：RTK测量结果与其他测量技术获取的测量结果互差均在厘米级，其中互差最大为1．8cm，最小为0．3cm，平均为1．12cm。可以认为GPS——RTK测量结果的点位精度达到厘米级，而且各点位之间不存在误差累积，克服了传统测量技术的弊病，完全能满足城镇地籍测量对权属界址点的测量精度要求。

4结束语

GPS RTK作为地籍测量中一种测绘技术，具有操作方便、减少人力费用、精度高、全天候作业等特点。同时也存在卫星可见度、信号屏蔽等缺陷。但是通过与全站仪的配合使用，也都基本解决。采用GPS——RTK技术能进一步提高测量作业效率，即降低了劳动强度，节省了测量费用，对于大范围地籍测量，尤其是地籍控制测量，效果明显。

参考文献

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